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Einleitung
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Die Ansteuerung von PMSM Elektromotoren mit Sinus-Signalen bei gleichzeitiger Positionserkennung mittels einer Nulldurchgangsdetektion des Phasenstroms der einzelnen Motoranschlüsse (Motorphasen) ist im Stand der Technik bekannt. Diese Kombination aus Ansteuerung und Positionserkennung verursacht im Leerlauf Probleme, da der Motorstrom im Leerlauf sehr gering ist und somit die Detektion seines Nulldurchgangs sehr ungenau wird. Diese Probleme führen dazu, dass die Phasenregelung im Leerlauf instabil wird und sogar ein Motorstillstand durch fehlerhafte Positionsdetektion verursacht werden kann. Ein zumindest zeitweiser Totalausfall der Regelung der Ansteuerung ist somit im Leerlauf möglich.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines typischen Ansteuersystems für PMSM-Motoren aus dem Stand der Technik.
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Ein Amplituden-/Tastverhältnis wird in Form eines Amplituden-/Tastverhältnissignals (ATS) von außen dem Regler vorgegeben. Aus diesem und dem später näher erläuterten Korrektursignal (KS) erzeugt die Spannungsformgenerierung (SG) das Spannungsformsignal (SF). Das Korrektursignal (KS) enthält dabei die Frequenz- oder Winkelinformation, die als Ergebnis der Regelung aus einer Rotorlageregelung (RLR) kommt. Diese Spannungsformgenerierung (SG) generiert die zeitabhängigen Informationen über die zu erzeugenden Ausgangsspannungen auf den Anschlussleitungen (U, V, W) des Motors (M). Das ist typischerweise bei PMSM-Motoren ein sinusförmiger Verlauf (siehe 2). Das Ausgangssignal (SF) der Spannungsformgenerierung (SG) wird an eine PWM-Generierung (PWM) weitergegeben, die die Informationen der drei mittleren Phasensollspannungen in üblicherweise PWM-modulierte Signale, die Steuersignale (STS) für den Leistungsteil (LT), umwandeln. Die PWM-Generierung (PWM) erzeugt somit aus dem Spannungsformsignal (SF) aus der Spannungsformgenerierung (SG) die Steuersignale (STS) für den Leistungsteil (LT), der mittels seiner Treiber, typischerweise mehrerer Halbbrücken, den Motor (M) über typischerweise drei oder zwei Motoranschlussleitungen (U, V, W) ansteuert. Die Amplitude der Ausgangsspannungen bei PMSM-Motoren wird durch das bereits erwähnte Amplituden-/Tastverhältnissignals (ATS) als ein Eingangssignal der Spannungsformgenerierung (SG) vorgegeben. Der Leistungsteil (LT) liefert ein Strommesswertsignal (SMW) aus dem eine Strommessvorrichtung (SM) synchronisierte Strommesswertsignale (SSMW) erzeugt. Dabei erzeugt eine Synchronisiervorrichtung (SY) aus Signalen der PWM-Generierung (PWM) die notwendigen Synchronisiersignale für die Strommessvorrichtung (SM) und die im Folgenden noch beschriebene Rotorlagedetektion (RD). Diese Rotorlagedetektion (RD), die entweder separate Positionssensoren besitzt oder die Rotorlage aus elektrischen Größen ermittelt, die am Leistungsteil (LT) zurückgemessen werden, ermittelt die momentane Rotorlage in Form eines das Rotorlagesignals (α). Die Rotorlagedetektion (RD) erzeugt somit aus Rotorlagesignalen (RLS) aus dem Leistungsteil (LT) und den synchronisierten Strommesswertsignalen (SSMW) das Rotorlagesignal (α), das typischerweise einen Rotorlagewinkel symbolisiert, also quasi ein Rotorlagewinkelsignal ist. Dieses Rotorlagesignal (α) ist wiederum die Eingangsgröße für die Rotorlageregelung (RLR). Die Rotorlageregelung (RLR). leitet aus der gewünschten Rotorlage und der Information über die tatsächliche Rotorlage in Form des Rotorlagesignals (α) ein Frequenz- oder Winkelsignal in Form des besagten Korrektursignals (KS) für die Spannungsformgenerierung (SG) ab. Eine Rotorlageregelung (RLR) erzeugt somit aus dem Rotorlagesignal (α) das besagte Korrektursignal (KS).
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Typischerweise besitzt ein solches System schon die bereits erwähnte Strommessvorrichtung (SM) zur Messung des momentanen Motorstroms in den Motorphasen. Dieser wird teilweise als Information für die Rotorlagedetektion (RD) verwendet. Teilweise wird er auch als Information in übergeordneten Abschnitten des Systems verwendet. Es können insbesondere Summen- und Einzelströme sowie daraus abgeleitete Größen verwendet werden. Da die Signale im Leistungsteil (LT) PWM-modulierte Signale sind, ist die Synchronisiervorrichtung (SY) zur Messung des Motorstroms nötig.
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Eine Art der Rotorlageerkennung und -regelung nach dem Stand der Technik besteht darin, den Zeitpunkt des Stromnulldurchgangs des Phasenstroms zu detektieren und die Winkeldifferenz zwischen dem Phasenstrom und der angelegten Phasenspannung zu regeln. 3 zeigt das Prinzip der Rotorlageerkennung mittels Phasenstromrichtungsdetektion.
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Die durchgezogene Kurve in 3 stellt den zeitlichen Verlauf der gemittelten Phasenspannung (UPH) in Abhängigkeit vom Phasenspannungswinkel (Φ) dar. Die gestrichelte Kurve stellt einen beispielhaften Verlauf eines Phasenstroms (IM) im zeitlichen Bezug dar. In einer Einheit zur Detektion des Vorzeichens des Phasenstroms (IM) wird das Vorzeichensignal (IMVZ) abgeleitet. Die Phasenspannungswinkeldifferenz (Δα) zwischen dem Phasenspannungswinkel (αU) des Vorzeichenwechsels der generierten Phasenspannung (UPH) und dem Phasenspannungswinkel (αI) des Vorzeichenwechsels des Phasenstroms (IM) wird in der Rotorlageregelung (RG) auf einen Zielwert geregelt.
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4 zeigt eine typische beispielhafte PID-Reglerstruktur, wie sie als beispielhafter Rotorlageregler (RLR) zur Rotorlageregelung nach dem Stand der Technik häufig benutzt wird.
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Problematisch bei diesem Verfahren ist das Verhalten bei geringen Lasten und bei Leerlauf des Motors (M). Dann ist die Amplitude des Phasenstroms (IM) gering und wird von Störungen z.B. aus EMV oder dem Motor selbst dominiert. Dadurch wird die erhaltene Winkelinformation, also die Phasenspannungswinkeldifferenz (Δα) der Rotorlagedetektion (RD) sehr ungenau und kann auch sehr stark schwanken. Dies führt zu einem sehr unruhigen Leerlauf des Motors mit starken Schwankungen in seiner Stromaufnahme und kann bis zur Motorblockade und damit der Funktionsuntüchtigkeit führen.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Stabilität der Regelung der Ansteuerung im Leerlauf zu erhöhen und damit das o.g. Verhalten und insbesondere einen ungewollten Stillstand zu verhindern.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Beschreibung erfolgt zunächst an Hand der Figuren.
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Die Erfindung basiert auf einer Erweiterung des oben beschriebenen Stands der Technik für den Fall kleiner Motorstromamplituden. Man betrachte zunächst 5. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird nun in jedem Fall die Amplitude (IA) des Phasenstroms (IM) in Form eines Stromamplitudensignals (IA) bestimmt. Hierzu liefert der Leistungsteil (LT) ein Strommesswertsignal (SMW) des Leistungsteils (LT). Eine Strommessvorrichtung (SM) erzeugt aus diesem Strommesswertsignal (SMW) des Leistungsteils (LT) die Momentanwerte der rückgemessenen Motorströme in Form von Momentanwertsignalen (SW). Eine Amplitudenermittlung (AM) erzeugt aus diesen Momentanwertsignalen (SW) die gesuchte Amplitude (IA) des Phasenstroms (IM). Bei der Amplitude (IA) des Phasenstroms (IM) kann es sich auch um eine gemeinsame Amplitude aller oder mehrerer Phasenströme (IM) oder eines einzelnen Phasenstroms handeln. Basierend auf der so bestimmten Amplitude (IA) des Phasenstroms (IM) wird das Ausgangssignal des Reglers, das das Korrektursignal (KS) ist, vergrößert oder verringert, so dass bei geringen Amplituden (IA) des Phasenstroms (IM) das Korrektursignal (KS) als Ausgang des Rotorlagereglers bei gleicher Abweichung zwischen Ist-Winkel, das ist die Phasenspannungswinkeldifferenz (Δα), und Soll-Winkel (αsoll) in seiner Auswirkung auf den Regelkreis geringer wird als bei großen Amplituden (IA) des Phasenstroms (IM). Die Leerlaufverstärkung (Open-Loop-Gain) des Regelkreises wird somit bei kleinen Amplituden (IA) des Phasenstroms (IM) kleiner und bei großen Amplituden (IA) des Phasenstroms (IM) größer. Das System nach 1 ändert sich somit in das System nach 5.
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Die Strommessvorrichtung (SM) ermittelt Momentanwerte (SW) von empfohlen wenigstens 2 Phasenströmen (IM). Die Amplitudenermittlung (AM) ermittelt daraus die Amplitude (IA) der Phasenströme (IM). Eine Möglichkeit zur Ermittlung der Amplitude des Motorstroms ist an der zeitgleich eingereichten Anmeldung „Stromgeregelter Motoranlauf“ Elmos AZ 00404DE02 und Elmos AZ 00404DE enthalten.
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Die Rotorlageregelung (RLR) erhält gegenüber dem Stand der Technik einen zusätzlichen Eingang mit der Information über die Amplitude (IA) der Phasenströme (IM) oder einer daraus abgeleiteten Größe.
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Die Struktur der Rotorlageregelung (RLR) aus 4 wird daher ebenfalls erweitert.
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Eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Rotorlageregelung (RLR) ist in 6 dargestellt. Das ursprüngliche Ausgangssignal der Rotorlageregelung (RLR) nach dem Stand der Technik, das vorausgehende Korrektursignal (KSV) wird mit der ermittelten Amplitude (IA) der Phasenströme (IM) in einer Multipliziervorrichtung (M1) zum Korrektursignal (KS) multipliziert. Dadurch wird das vorausgehende Korrektursignal (KSV) bei geringer Amplitude (IA) der Phasenströme (IM) zum Korrektursignal (KS) verringert, so dass Ungenauigkeiten in der Nulldurchgangsbestimmung, die sonst zu großen Korrekturwerten des Korrektursignals (KS) und großen Schwankungen selbiger führen würden, in ihrer Auswirkung reduziert werden. Ein Rauschen auf dem Phasenspannungswinkeldifferenzsignal (Δα), was Ungenauigkeiten der Phasenspannungswinkeldifferenz (Δα) entspricht, wird somit nicht mehr ausreichend verstärkt, um zu Instabilitäten zu führen. Im Falle eines PID-Reglers wird der Regler durch die geringere Schleifenverstärkung langsamer und der integrative Anteil beginnt gegenüber dem proportionalen und differenzierten Anteil zu dominieren, was zu einer Reduktion des Rauschanteils im Korrektursignal (KS) führt und die niedrig frequenten Anteile, die hier interessieren, aufgrund der 1/ω Charakteristik der Integration begünstigt. Durch diese Maßnahme wird das Verhalten des Motors bei geringen Lasten und bei Leerlauf stark beruhigt. Verallgemeinert wurde erfindungsgemäß erkannt, dass es sinnvoll ist, zu berücksichtigen, dass die messbaren Ist-Größen der Motorregelung, wie hier beispielsweise dem Motorstrom in Form der Amplitude (IA) der Phasenströme (IM), die in die Regelung eingehen, in bestimmten Bereichen des mehrdimensionalen möglichen Wertebereiches dieser Ist-Größen mit relativ zu diesen Ist-Größen großen Störungen überlagert sind. Weiter wurde erfindungsgemäß erkannt, dass es sinnvoll ist, zu erkennen, wenn sich der Motor in einem solchen Bereich befindet und die Regelparameter der Rotorlageregelung (RLR), hier die Leerlaufverstärkung (Open-Loop-Gain), so anzupassen, dass die überlagerten Störungen unterdrückt werden und das Nutzsignal angehoben wird. Im vorliegenden Fall geschieht dies zu Ungunsten der Regelgeschwindigkeit, was hier – wie erfindungsgemäß erkannt wurde – aber akzeptabel ist, da der Motor in diesem Bereich auch gleichzeitig bei Leerlauf seinen optimalen Arbeitspunkt hat und somit nur eine minimale Korrektur erfolgen muss.
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Hohe Motorströme in Form einer großen Amplitude (IA) der Phasenströme (IM) führen zu einer Vergrößerung des Korrekturwerts in Form des Korrektursignals (KS). Da bei hohen Motorströmen die ermittelte Lage des Stromnulldurchgangs in Form der ermittelten Phasenspannungswinkeldifferenz (Δα) deutlich präziser ist, ist das von Vorteil, denn hierdurch wird die Dynamik der Regelung durch die Rotorlageregelung (RLR) in Folge der dann angehobenen Leerlaufverstärkung (Open-Loop-Gain) verbessert und der Regler kann unter Last nun auf große Lastschwankungen schnell reagieren.
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Die erfindungsgemäß zusätzliche Multiplikation durch die Multipliziervorrichtung (M1) mit der Amplitude (IA) der Phasenströme (IM) kann jedoch bei extrem großem Motorstrom, also einer extrem großen Amplitude (IA) der Phasenströme (IM), zur Destabilisierung der Rotorlageregelung (RLR) führen. Um dies zu verhindern, kann eine zusätzliche Begrenzung (BG) für die Multiplikation durch die Multipliziervorrichtung (M1) mit der Amplitude (IA) der Phasenströme (IM) eingebaut werden, die den Faktor, mit dem das Reglerausgangssignal multipliziert wird, nach oben limitiert. Eine solche Begrenzung (BG) ist in 7 dargestellt.
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Ganz allgemein kann es sich bei der Begrenzung (BG) um eine Teilvorrichtung handeln, die das Stromamplitudensignal (IA) mehr oder weniger nichtliniear mit/oder ohne Hysterese auf ein begrenztes Stromamplitudensignal (IB) abbildet. Das begrenzte Stromamplitudensignal (IB) wird dann anstelle des Stromamplitudensignals (IA) für die Multiplikation in der Multipliziervorrichtung (M1) verwendet.
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Eine weitere Ausführung, bei der zusätzlich eine untere Begrenzung durchgeführt wird, um zu verhindern, dass das Reglerausgangssignal mit Null multipliziert wird, ist ebenfalls denkbar. Dadurch wird zusätzlich sichergestellt, daß der Regler einen minimalen „Durchgriff“ zur Korrektur der Phasenlage niemals unterschreitet.
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Weitere Mischformen der Begrenzung z.B. durch nichtlineare Funktionen wie z.B. eine Arcustangens-Funktion, Wurzelfunktion oder Polynome sind natürlich denkbar.
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Für eine fachkundige Person ist es offensichtlich, dass der erfindungsgemäße Gedanke auch auf anderen Reglerstrukturen nach dem Stand der Technik wie z.B. reine P, I-Regler, PI- oder PD-Regler sowie Rampenregler oder andere digitale und analoge Reglerstrukturen gewendet werden kann.
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Eine weitere mögliche Ausführung der Erfindung, die mit den beiden vorhergehenden Ausführungen kombiniert werden kann, ist beispielhaft in 8 dargestellt. Hier greift das Stromamplitudensignals (IA), das die Amplitude (IA) der Phasenströme (IM) darstellt, direkt in die Reglerparameter der beispielhaften Reglerkomponenten für proportionale, diffenzierende und integrierende Regelung ein und verändert diese. Der in 8 beispielhaft gezeigte Regler besteht aus einem I-Regler, einem P-Regler und einem D-Regler. Der Eingriff kann beispielsweise so erfolgen, dass der P-Anteil bei großen Motorströmen, also einer großen Amplitude (IA) der Phasenströme (IM), vergrößert wird und bei geringen Motorströmen, also einer kleinen Amplitude (IA) der Phasenströme (IM), verringert wird. Dies kann beispielsweise durch eine Multiplikation des Eingangssignals und/oder des Ausgangssignals des P-Reglers mit dem Stromamplitudensignal (IA) in einer hier nicht extra eingezeichneten weiteren Multiplikationseinheit erfolgen. Die Empfindlichkeit des so modifizierten P-Reglers kann durch eine Multiplikation mit einem Gewichtungsfaktor und Addition eines geeigneten Offsets zum Stromamplitudensignal (IA) geeignet eingestellt werden. Vorzugsweise können diese beiden Regelparameter vorgegeben und/oder programmiert und/oder eingestellt werden. In ähnlicher Weise können die Anteile der Reglerkomponente, die ein I-Regler ist und der Reglerkomponente, die ein D-Regler ist, eingestellt werden. Die somit erhaltene Regelcharakteristik stellt eine Form der adaptiven Regelung dar. Für diese Form der Anpassung sind ebenfalls wieder Begrenzungsfunktionen für das Stromamplitudensignals (IA), die spezifisch für die einzelne Reglerkomponente sein sollten, denkbar. Diese zusätzlichen Begrenzungen sind in der Zeichnung nicht eingezeichnet. Ebenfalls ist es auch hier ein Einfaches, die Wirkung so zu modifizieren, dass die Stromamplitude z.B. nur Einfluss auf einen Reglerparameter ausübt oder gar verschiedene Modifikationen der einzelnen Parameter des Reglers nach dem Stand der Technik durchführt. Die Reglerkomponenten können natürlich auch komplexere Übertragungsfunktionen mit für die jeweilige Anwendung geeigneten Nullstellen und Polen aufweisen. Neben der Leerlaufverstärkung (Open-Loop-Gain) können auch andere Parameter, wie beispielsweise Zeitkonstanten etc., zu Modifikation der frequenzmäßigen Lage dieser Nullstellen und Pole in Abhängigkeit von Wertebereichen der Regelparameter, insbesondere in Abhängigkeit von dem Wertebereich der Amplitude (IA) der Phasenströme (IM) verwendet werden.
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Ganz allgemein handelt es sich bei der Erfindung also um eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines bürstenlosen Motors (M), die wie im Stand der Technik typische Einrichtungen (ATS, SG, SF, PWM, STS, LT, SY) zur modulierten Versorgung des Motors (M) mit elektrischer Spannung in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Amplituden-/Tastverhältnissignal (AST) und einem Korrektursignal (KS) aufweist. Wie im Stand der Technik üblich, weist sie darüber hinaus eine Rotorlagedetektion (RD, RLS) zur Messung der Rotorwinkellage (α) in Form eines Rotorwinkellagesignals (α) auf. Hierbei kann es sich ausdrücklich auch um andere Methoden der Rotorlagewinkelbestimmung handeln. Solche Rotorwinkellagemessvorrichtungen sind beispielsweise aus der
EP 2 700 911 A1 , der
EP1 452 836 B1 und der
DE102012015792A1 bekannt. Im Stand der Technik finden sich mannigfache Methoden zur Bestimmung eines Drehwinkels (α) der Welle des Motors (M). Die Anwendung dieser Winkelmessmethoden ist daher ausdrücklich Teil dieser Offenbarung. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie im Stand der Technik üblich, einen Rotorlageregler (RLR) auf, der in Abhängigkeit von der ermittelten Rotorwinkellage (α) in Form eines Rotorwinkellagesignals (α) und in Abhängigkeit von Regelparametern, insbesondere in Abhängigkeit von einer Verstärkung und Übertragungsfunktion des Rotorlagereglers (RLR), das Korrektursignal (KS) erzeugt, womit die Regelschleife geschlossen wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, dass sie zusätzlich eine Strommessvorrichtung (SM, SMW, LT, SW) zur Messung der Phasenströme (IM) aufweist und gleichzeitig eine Amplitudenermittlung (AM) zur Ermittlung mindestens einer Motorstromamplitude in Form eines Stromamplitudensignals (I
A) aus den gemessenen Phasenströmen (I
M, SW) aufweist. Dabei hängt zumindest ein geregelter Parameter der Parameter des Rotorlagereglers (RLR), von der Motorstromamplitude in Form eines Stromamplitudensignals (I
A) und/oder in Form zumindest eines der Phasenstroms (I
M) ab. Insbesondere kann es sich bei dem geregelten Parameter des Rotorlagereglers (RLR) um dessen Verstärkung und/oder die Lage eines Pols und/oder einer Nullstelle der Übertragungsfunktion des Reglers handeln. Die Änderung der Reglerparameter unterscheidet sich dabei vom Stand der Technik insbesondere dadurch, dass die Änderung dabei unabhängig von der der ermittelten Rotorwinkellage (α) ist. Typischerweise liegt diese Rotorwinkellage (α) in der Vorrichtung in Form eines Rotorwinkellagesignals (α) vor. In einer besonderen Ausprägung der Erfindung ist daher der geregelte Parameter unter den Parametern des Rotorlagereglers (RLR), dessen Verstärkung.
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Eine weitere Ausprägung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der geregelte Parameter unter den Parametern der mindestens einen Reglerkomponente des Rotorlagereglers (RLR), die Lage einer Nullstelle und/oder eines Pols der Übertragungsfunktion des Reglers beeinflusst.
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Eine weitere Ausprägung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Rotorlageregler (RLR) Reglerkomponenten aufweist, von denen mindestens eine einen Regelparameter aufweist, der damit gleichzeitig ein Regelparameter des Rotorlagereglers (RLR) ist. Dabei ist dieser mindestens eine Regelparameter selbst geregelt. In einer Variante ist dieser geregelte Parameter unter den Parametern der mindestens einen Reglerkomponente des Rotorlagereglers (RLR), deren Verstärkung in einer anderen Variante beeinflusst dieser geregelte Parameter unter den Parametern der mindestens einen Reglerkomponente des Rotorlagereglers (RLR), die Lage einer Nullstelle und/oder eines Pols der Übertragungsfunktion des Reglers. Dabei können diese beiden Varianten kombiniert werden.
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Eine weitere Ausprägung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Korrekturwert der Rotorlageregelung (RLR), insbesondere in Form der Amplitude eines Korrektursignals (KS), mit steigender Motorstromamplitude vergrößert und mit fallender Motorstromamplitude durch die Rotorlageregelung (RLR) verringert wird.
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Eine weitere Ausprägung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Korrekturwert der Rotorlageregelung (RLR), insbesondere in Form der Amplitude eines Korrektursignals (KS), durch Multiplikation eines vorausgehenden Korrektursignals (KSV) mit der gemessenen Motorstromamplitude, insbesondere in Form eines Stromamplitudensignals (IA), erzeugt wird.
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Eine weitere Ausprägung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Korrekturwert der Rotorlageregelung (RLR), insbesondere in Form der Amplitude eines Korrektursignals (KS), mit einem Faktor skaliert wird, der abhängig von der gemessenen Motorstromamplitude, insbesondere in Form eines Stromamplitudensignals (IA), ist.
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Eine Variante der vorhergehenden Ausprägung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass es wertemäßige Intervalle der Motorstromamplitude, insbesondere in Form von Amplitudenwertbereichen des Stromamplitudensignals (IA), gibt, in denen der zugehörige besagte Faktor, der eine Funktion der gemessenen Motorstromamplitude ist, stückweise konstant ist und/oder sich um nicht mehr als 10% und/oder sich um nicht mehr als 5% und/oder nicht mehr als 2% und/oder nicht mehr als 1% ändert.
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Nach dem zuvor beschriebenen ist einer fachlich versierten Person offenbar, dass die Messung des Rotorlagewinkels in weiteren Ausprägungen der Erfindung durch eine Auswertung des Phasenspannungswinkel (αU) des Vorzeichenwechsels der generierten Phasenspannung (UPH) und des Phasenspannungswinkel (αI) des Vorzeichenwechsels des Phasenstroms (IM) erfolgen kann. Dies geschieht vorzugsweise durch Verwendung der Phasenspannungswinkeldifferenz (Δα) zwischen dem Phasenspannungswinkel (αU) des Vorzeichenwechsels der generierten Phasenspannung (UPH) und dem Phasenspannungswinkel (αI) des Vorzeichenwechsels des Phasenstroms (IM) in Form des Phasenspannungswinkeldifferenzsignals (Δα) an Stelle der Rotorwinkellage (α)´in Form des Rotorwinkellagesignals (Δα). In dem Fall umfasst die Erfindung daher auch eine sensorlose Messung der Rotorlage.
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9 zeigt beispielhaft ein Sensor basierendes System, wobei der beispielhaft mechanisch an die Welle des Motors angekoppelte Drehwinkelsensor (SE) ein Sensorsignal (SS) an die Rotorlagedetektion (RD) gibt. Diese erzeigt das Rotorwinkellagesignal (α), das anstelle des Phasenspannungswinkeldifferenzsignals (Δα) verwendet wird. Ansonsten werden keine Änderungen gegenüber 5 vorgenommen
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Vorteile
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Die Vorteile der Erfindung sind:
- 1. Die Stabilität der Regelung im Leerlauf wird deutlich verbessert.
- 2. Die Regeldynamik unter Last kann ggf. ebenfalls verbessert werden.
- 3. Der Wirkungsgrad des Gesamtsystems wird bei geringer Last und im Leerlauf deutlich erhöht
- 4. Die mechanische Belastung des Systems verringert sich im Leerlauf deutlich, da die durch Instabilität des Reglers verursachten Drehmomentschwankungen durch die Stabilisierung verringert oder gar eliminiert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- αU
- Phasenspannungswinkel des Vorzeichenwechsels der generierten Phasenspannung (UPH)
- αI
- Phasenspannungswinkel des Vorzeichenwechsels des Phasenstroms (IM)
- αsoll
- Sollwinkel
- α
- Rotorwinkellage/Rotorwinkellagesignal
- AM
- Amplitudenermittlung
- AR
- Amplitudenregelung
- AS
- Startamplitudensignal
- AST
- Amplituden-/Tastverhältnissignal
- Δα
- Phasenspannungswinkeldifferenz zwischen dem Phasenspannungswinkel (αU) des Vorzeichenwechsels der generierten Phasenspannung (UPH) und dem Phasenspannungswinkel (αI) des Vorzeichenwechsels des Phasenstroms (IM) / bzw. Phasenspannungswinkeldifferenzsignal, dass die Phasenspannungswinkeldifferenz signalisiert
- IA
- Stromamplitudensignal
- IB
- begrenztes Stromamplitudensignal
- IM
- ein Phasenstrom einer Phase U, V, W
- IMVZ
- Vorzeichensignal
- KS
- Korrektursignal
- KSV
- vorausgehendes Korrektursignal
- LT
- Leistungsteil
- M
- Motor
- M1
- Multipliziervorrichtung
- PWM
- PWM-Generierung
- Φ
- Phasenspannungswinkel
- RD
- Rotorlagedetektion
- RLR
- Rotorlageregelung
- RLS
- Rotorlagesignale
- S
- Schalter, Multiplexer oder dergleichen zum umschalten des Eingangssignals der Spannungsgenerierung (SG)
- SdT
- Stand der Technik
- SE
- Drehwinkelsensor
- SF
- Spannungsformsignal
- SG
- Spannungsformgenerierung
- SM
- Strommessvorrichtung
- SMW
- Strommesswertsignal des Leistungsteils (LT)
- SS
- Sensorsignal des Drehwinkelsensors (SE)
- SSMW
- synchronisiertes Strommesswertsignal de der Strommessvorrichtung (SM)
- STS
- Steuersignal für den Leistungsteil (LT)
- SW
- Momentanwerte der rückgemessenen Motorströme / Momentanwertsignale
- SY
- Synchronisiervorrichtung
- t
- Zeit
- U
- erste Motoranschlussleitung
- UPH
- Phasenspannung einer Phase U, V, W
- V
- zweite Motoranschlussleitung
- W
- dritte Motoranschlussleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2700911 A1 [0023]
- EP 1452836 B1 [0023]
- DE 102012015792 A1 [0023]
